COMPARATIVE ANALYSIS OF MOTHER WAVELET FOR VOLTAGE SAG AND SWELL CLASSIFICATION USING DISCRETE WAVELET TRANSFORM (DWT) AND RADIAL BASIS FUNCTION NEURAL NETWORK (RBFNN)
Isi Artikel Utama
Abstrak
Power quality disturbances, such as voltage sag and swell, can lead to system instability and equipment damage. In this study, identification is defined as the process of detecting the presence and characteristics of these disturbances through time-frequency feature extraction using the Discrete Wavelet Transform (DWT). A Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) is then employed as the classification method to determine the specific type of disturbance (sag or swell).The need for an automated identification and classification system arises because manual monitoring is slow and subjective, whereas industrial applications require rapid decisions based on measurable metrics. The disturbance dataset, specifically comprising voltage sag and voltage swell, was generated through modeling and simulation using MATLAB/Simulink. Features were extracted from the disturbance signals by decomposing them up to 7 levels with the DWT, using four different Mother Wavelets: Daubechies-4 (db4), Haar, Symlet-4 (sym4), and Coiflet-4 (coif4). These feature datasets were then normalized and divided into training, validation, and testing sets to train and evaluate the RBFNN model. Performance was assessed based on Mean Squared Error (MSE), classification accuracy, and the confusion matrix as objective success criteria. The results indicate that all models successfully achieved an MSE below 10-5 and 100% accuracy on the test data, signifying a very low error rate. The model utilizing the Haar wavelet demonstrated the best training efficiency, requiring the fewest epochs. Therefore, this combination is highly recommended for practical power quality monitoring applications
Abstrak
Gangguan kualitas daya , seperti Voltage Sag, dan Swell, dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem dan kerusakan pada peralatan. Identifikasi pada penelitian ini didefenisikan sebagai proses mendeteksi keberadaan dan karakteristik gangguan melalui ekstraksi fitur waktu- frekuensi menggunakan Discrete Wavelet Transform (DWT) dan Radial Basis Function Neural Network (RBFNN) sebagai metode klasifikasi untuk proses menentukan jenis gangguan (sag dan swell). Kebutuhan akan sistem identifikasi dan klasifikasi otomatis diperlukan karena pemantauan manual bersifat lambat dan subjektif, sementara industri memerlukan keputusan cepat berbasis metrik yang terukur. Dataset gangguan, yang secara spesifik mencakup Voltage Sag dan Voltage Swell, dihasilkan melalui pemodelan dan simulasi dengan perangkat lunak MATLAB/Simulink. Fitur dari sinyal gangguan ini diekstraksi dari dekomposisi Discrete Wavelet Transform (DWT) hingga 7 level, dengan empat variasi Mother Wavelet (Daubechies-4, Haar, Symlet-4, dan Coiflet-4). Data fitur tersebut kemudian dinormalisasi dan dibagi menjadi data training, validation dan testing, untuk melatih dan menguji model RBFNN, yang kinerjanya dievaluasi berdasarkan Mean Squared Error (MSE), akurasi klasifikasi dan confusion matrix sebagai kriteria objektif keberhasilan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semua model berhasil mencapai MSE di bawah 10⁻⁵ dan akurasi 100% pada data uji, yang mengindikasikan tingkat kesalahan sangat rendah. Model berbasis wavelet Haar menunjukkan efisiensi pelatihan terbaik dengan jumlah epoch paling sedikit. Oleh karena itu, kombinasi ini sangat direkomendasikan untuk aplikasi pemantauan kualitas daya
Rincian Artikel
Bagian

Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Hak Penulis
Sebagai Penulis Jurnal, Anda memiliki hak untuk berbagai kegunaan untuk artikel Anda, termasuk penggunaan oleh institusi atau perusahaan yang mempekerjakan Anda. Hak penulis dapat dilaksanakan tanpa perlu izin khusus. Penulis yang menerbitkan dalam jurnal TESLA: Jurnal Teknik Elektro memiliki hak luas untuk menggunakan karya-karya mereka untuk tujuan pengajaran dan ilmiah tanpa perlu mencari izin, termasuk: digunakan untuk pengajaran di kelas oleh penulis atau lembaga penulis dan presentasi di pertemuan atau konferensi dan mendistribusikan salinan kepada peserta; gunakan untuk pelatihan internal oleh perusahaan penulis; distribusi ke kolega untuk penggunaan penelitian mereka; digunakan dalam kompilasi karya penulis selanjutnya; termasuk dalam tesis atau disertasi; penggunaan kembali sebagian atau kutipan dari artikel dalam karya lain (dengan pengakuan penuh atas artikel final); persiapan karya turunan (selain untuk tujuan komersial) (dengan pengakuan penuh atas artikel akhir); posting sukarela di situs web terbuka yang dioperasikan oleh penulis atau lembaga penulis untuk tujuan ilmiah (harus mengikuti CC dengan Lisensi SA).
Penulis dapat menyalin dan mendistribusikan ulang materi dalam media atau format apa pun, dan mencampur, memodifikasi, dan membuat materi untuk tujuan apa pun, bahkan secara komersial, tetapi mereka harus memberikan kredit yang sesuai (mengutip artikel atau konten), memberikan tautan ke lisensi, dan menunjukkan jika ada perubahan. Jika Anda mencampur, memodifikasi, atau membuat materi, Anda harus mendistribusikan kembali kontribusi Anda di bawah lisensi yang sama seperti aslinya.
Perjanjian Transfer Hak Cipta (untuk Penerbitan)
Penulis yang mengirimkan naskah melakukannya dengan pemahaman bahwa jika diterima untuk publikasi, publikasi hak cipta dari artikel tersebut akan diberikan / ditransfer ke TESLA: Jurnal Program Studi Teknik Elektro dan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara sebagai Penerbit Jurnal. Setelah menerima artikel, penulis akan diminta untuk menyelesaikan 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' (lihat informasi lebih lanjut tentang ini). E-mail akan dikirim ke penulis terkait yang mengkonfirmasi penerimaan naskah beserta formulir 'Perjanjian Transfer Hak Cipta' dengan versi online dari perjanjian ini.
TESLA: Jurnal Teknik Elektro dan Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tarumanagara, Editor dan Dewan Penasihat Nasional dari Dewan Penasihat, berupaya sebaik mungkin untuk memastikan bahwa tidak ada data, pendapat, atau pernyataan yang salah, menyesatkan, opini atau pernyataan diterbitkan dalam jurnal. Dengan cara apa pun, isi artikel dan iklan yang diterbitkan dalam TESLA: Jurnal Teknik Elektro adalah tanggung jawab tunggal dan eksklusif masing-masing penulis dan pengiklan.
Ingat, meskipun kami meminta transfer hak cipta, penulis jurnal kami tetap (atau diberikan kembali) hak ilmiah yang signifikan seperti yang disebutkan sebelumnya.
Formulir Copyright Transfer Agreement (CTA) dapat diunduh di sini: [TESLA Copyright Transfer Agreement Form (CTA): Journal of Electrical Engineering 2020]
Formulir hak cipta harus ditandatangani secara elektronik dan dikirim ke Kantor Editorial dalam bentuk email asli di bawah ini:
Ir. Wahidin Wahab, MSc, PhD. (Pemimpin Redaksi)
Kantor Editorial TESLA: Jurnal Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara
Jl. Letjen S. Parman No. 1 Grogol Petamburan, Jakarta Barat, Indonesia 11440
Tel: 085156207206 (a.n Sofyan maulana)
E-mail: tesla@ft.untar.ac.id
Cara Mengutip
Referensi
[1] F. Z. Dekhandji, Detection of power quality disturbances using discrete wavelet transform, 2017 6th International Conference on Systems and Control (ICSC) (2017).
[2] H. Jain and S. K. Gawre, Detection and classification of current interruptions and transients by using wavelet transform and neural network, 2016 International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT) (2016).
[3] S. Alshahrani, M. Abbod, B. Alamri, and G. Taylor, Evaluation and classification of power quality disturbances based on discrete wavelet transform and artificial neural networks, 2015 International Conference on Smart Grid and Clean Energy Technologies (ICSGCE) (2015).
[4] V. Wahyuningrum, Penerapan radial basis function neural network dalam pengklasifikasian daerah tertinggal di Indonesia, Jurnal Aplikasi Statistika & Komputasi Statistik, 12 (1) (2020), 37.
[5] I. G. D. Arjana, Identifikasi penurunan kwalitas daya pada penyulang menggunakan kombinasi transformasi wavelet dan neural network, Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, 9 (1) (2010).
[6] A. K. Sharma, O. P. Mahela, and S. R. Ola, Detection of power quality disturbances using discrete wavelet transform, 2016 IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES) (2016).
[7] P. Patil, K. Muley, and R. Agrawal, Identification of power quality disturbance using neural network, 2019 3rd International Conference on Trends in Electronics and Informatics (ICOEI) (2019).
[8] A. A. Aryaguna, D. O. Anggriawan, and T. Elektro Industri, Identifikasi jenis gangguan pada jaringan distribusi menggunakan metode artificial neural network, Jurnal Inovtek Seri Elektro, 3 (1) (2021).
[9] S. G. Mallat, A theory for multiresolution signal decomposition: The wavelet representation, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 11 (7) (1989).
[10] J. Mathew, N. Sivakumaran, and P. A. Karthick, Automated detection of seizure types from the higher-order moments of maximal overlap wavelet distribution, Diagnostics, 13 (4) (2023).
[11] A. Géron, Hands-On Machine Learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow: Concepts, Tools, and Techniques to Build Intelligent Systems, O’Reilly Media, Inc. (2019).
[12] X. Liu, N. Li, S. Liu, J. Wang, N. Zhang, X. Zheng, K.-S. Leung, and L. Cheng, Normalization methods for the analysis of unbalanced transcriptome data: A review, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 7 (2019).
[13] M. Madhiarasan, Accurate prediction of different forecast horizons wind speed using a recursive radial basis function neural network, Protection and Control of Modern Power Systems, 5 (1) (2020), 22.
[14] I. Kopal, M. Harničárová, J. Valíček, J. Krmela, and O. Lukáč, Radial basis function neural network-based modeling of the dynamic thermo-mechanical response and damping behavior of thermoplastic elastomer systems, Polymers, 11 (6) (2019), 1074.
